Fiche Résumé 08-AEP-05

Le glyphosate, herbicide utilisé aujourd'hui en grande quantité et se retrouvant partout à des concentrations élevées dans les eaux de rivières, est difficile à analyser même en laboratoire. Soit les méthodes montrent une certaine variabilité, soit elles sont complexes à mettre en œuvre.

Hocer IS (Instrumentation et systèmes), société spécialisée dans le développement de systèmes de mesures en ligne, a développé et commercialisé un appareil de détection des micropolluants organiques (pesticides, hydrocarbures, HAPs, etc.) dans des gammes de mesures comprises entre 0,1 µg/l à 1 mg/l : Aquapod. Cet appareil, basé sur une technologie brevetée, repose sur une concentration en phase solide (SPE) suivie, pour la détection, d'une analyse par spectrométrie UV du concentrat. Son autonomie est de 250 analyses sans intervention d'opérateurs. Mais dans son état actuel, Aquapod ne peut pas détecter le glyphosate ni son dérivé principal (AMPA ou acide aminométhylphosphonique) car ces deux molécules, de par leur solubilité élevée dans l’eau (mais pas dans les solvants organiques communs pouvant être utilisés pour l’élution) ne sont pas retenues sur le système de concentration par adsorption (étape indispensable pour une bonne sensibilité de la méthode de terrain) et, de plus, ne présentent pas de signal UV significatif.

L’objectif de l’étude est donc d'adapter l'appareil de détection Aquapod à l'analyse en continu sur site du glyphosate en remédiant à ces deux problèmes de concentration et de détection (l'AMPA se comportant différemment a été mis de côté lors des essais). Pour cela, un groupement à la fois hydrophobe et fluorophore a été greffé sur le glyphosate : le FMOC-Cl (9-fluorenylmethyl- choroformate). Le FMOC permet au composé avec lequel il est dérivé d’être moins soluble dans l’eau et plus facilement détectable par fluorescence. Le produit alors obtenu est nommé glyphosate-FMOC. Puis a été recherché une phase solide suffisamment sélective pour séparer le glyphosate-FMOC des interférents issus de la greffe (excès de FMOC-Cl) et obtenir une sensibilité correcte. Ainsi sera mise au point une extraction sélective du glyphosate, suivie d'une détection colorimétrique si possible dans le domaine UV-visible. Les techniques d’analyses ont été préalablement mises au point puis plusieurs supports ont été étudiés pour l’extraction en phase solide :

- Immunoadsorbance (voie biologique) : le principe est de rendre un support spécifique par reconnaissance immunologique. Ainsi, un support solide est greffé par des anticorps qui ont été développés pour reconnaître stériquement et fonctionnellement une famille de composés. Mais les essais ne sont pas concluants car la rétention des composés est très faible voire inexistante. Ce résultat peut s’expliquer soit par un problème survenu lors du greffage, soit par une trop faible affinité des anticorps vis-à-vis du glyphosate et de son dérivé. De plus, la reproductibilité de la méthode est mauvaise, son coût est élevé et il est difficile de se procurer les anticorps. Cette voie n’a donc pas été approfondie.

- Polymère à empreinte moléculaire ou MIP (moleculary imprinted polymers, voie chimique moins chère et plus rapide) : un matériau possède des sites récepteurs spécifiques d'une molécule cible (molécule à éliminer). Ces sites sont obtenus en polymérisant un monomère autour de la molécule empreinte appelée template, c’est-à-dire autour de la molécule cible elle-même ou d’une molécule très voisine (approche par “dummy imprinting”), puis en éluant ce template laissant ainsi libre des cavités qui ne pourront retenir que les molécules de structure proche. Cette approche menée par l’ESPCI (Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles) est assez récente dans le domaine de l'extraction. Mais ni le glyphosate, ni le glyphosate-FMOC (molécules cibles) n’ont pu être utilisés comme templates en raison de leur manque de solubilité dans les solvants organiques communs qui empêche entre autres leur élution correcte devant avoir lieu après l’étape de polymérisation lors de la synthèse du MIP. L’approche par “dummy imprinting” (choix d’une molécule voisine) a donc été utilisée pour contourner ce problème. Cette approche présente aussi l’avantage de permettre au MIP d’extraire la molécule cible de l’échantillon à analyser sans que le relargage probable de la molécule empreinte ne gêne l’analyse. Les résultats ont montré que le MIP synthétisé a une sélectivité vis-à-vis du glyphosate-FMOC dans l’eau mais que cette sélectivité n’est pas assez importante pour permettre de séparer le glyphosate-FMOC des interférents issus de la greffe (excès de FMOC-Cl). Par ailleurs, la faible résistance mécanique du MIP et sa faible capacité de rétention, peu adaptée à une concentration efficace, le rendent inutilisable pour une analyse en ligne sur site.

Oasis MAX (Waters) : échangeur d’anions pour les composés acides apparu récemment sur le marché et reconnu aussi bien en terme de tenue mécanique que de capacité de concentration. Cependant, la problématique à résoudre est identique : la détection ne peut être réellement améliorée que si la part des interférents issus de la greffe est fortement diminuée, donc que si la cartouche est suffisamment spécifique. Mais les résultats obtenus n’ont pas été meilleurs en terme de spécificité. Pour compenser ce manque de sélectivité au niveau de la phase de concentration, d’autres tests ont été réalisés mais sans obtenir non plus de résultats satisfaisants : impossibilité de jouer sur la diminution de la dose de FMOC-Cl pour réduire les interférents car la réaction n’est plus complète, impossibilité d’obtenir une réponse distincte au niveau de la détection de terrain (spectre UV ou fluorescence).

L’analyse spectrale directe ne semblant pas donner de solution puisque le glyphosate ne peut être distingué du glyphosate-FMOC, il peut être envisagé de passer par la formation d’un complexe colorimétrique en complément de l’étape de concentration. Une nouvelle technique décrite dans la littérature indienne parait intéressante pour une application de terrain. La méthode est basée sur la réaction du glyphosate avec la ninhydrine en présence de molybdate de sodium (catalyseur). Le composé obtenu absorbe à 570 nm. Mais il n’a pas été possible de reproduire les résultats de cette publication car aucune coloration n’a été obtenue. Il n’a pas été possible non plus d’entrer en contact avec les auteurs.